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Voici une tête 3D avec compensation de cône coupant une pièce à un angle sévère avec Flow's Compass™.

La technologie à jet d'eau a réussi à résoudre les problèmes liés au décalage de flux et à la conicité de la découpe 2D au fil des ans grâce à une technologie qui s'améliore progressivement. Pour résoudre la conicité et le décalage de flux rencontrés dans la découpe au jet d'eau bidimensionnelle, les progrès technologiques ont compensé ces erreurs inhérentes sans qu'il soit nécessaire de réduire considérablement la vitesse de coupe.

Alors que la découpe au jet d'eau entre dans la troisième dimension, pensez aux complexités que la découpe 3D ajoute. Qu'est-ce qui rend la découpe de pièces 3D encore plus difficile ? Maintenant, il existe différents degrés d'angles sur une pièce, ainsi que des variations d'épaisseur dans le matériau. Lorsque la tête de coupe s'incline à travers un morceau de matériau, la coupe devient plus profonde car le matériau est plus épais à un angle. De plus, la rotation de la tête et un changement de vitesse d'alimentation sont nécessaires pour couper à des angles plutôt qu'à la verticale.

La découpe 3D implique de nombreuses autres variables qui doivent toutes être prises en compte, non seulement pour une coupe inclinée, mais aussi pour une coupe 3D à angle précis. Une quatrième tête à jet dynamique permet aux fabricants d'obtenir la précision dont ils ont besoin pour la découpe 3D.

La découpe au jet d'eau 3D n'est pas nouvelle. La découpe au jet d'eau 3D à cinq axes est utilisée pour produire des pièces pour les structures aérospatiales depuis plus de 30 ans. Il est également utilisé dans l'industrie automobile.

Il y avait un défi majeur à relever pour généraliser la découpe 3D, et c'était le coût de ces systèmes. Les systèmes personnalisés de haute technicité sont très coûteux et difficiles à programmer. Mais à mesure que la technologie progresse, les systèmes de découpe au jet d'eau 3D sont devenus plus faciles à utiliser à un coût plus abordable.

La plupart des ateliers connaissent la forme la plus simple de découpe 3D : le biseautage. Quelle est la différence entre la découpe en biseau et la découpe 3D à l'aide de la modélisation solide ?

En coupe en biseau, l'arête entière a une épaisseur constante. Le poignet est réglé et tient sa position. Le flux se comporte comme une découpe 2D, mais selon un angle. Ces machines produisent des bords biseautés simples, comme pour la préparation des soudures. En fait, la préparation de soudure est une application très courante pour la coupe en biseau.

De plus, une machine de découpe au jet d'eau d'entrée de gamme peut être utilisée pour le pré-usinage de l'enlèvement de matière. Parfois, il est logique de couper grossièrement pour enlever autant que possible, puis d'effectuer une finition secondaire sur un centre d'usinage. Cela peut faire gagner beaucoup de temps pour une coupe rapide et presque nette plutôt que d'utiliser une opération d'usinage de précision pour l'ensemble de l'enlèvement de matière.

Généralement, ce type de machine convient aux fabricants qui souhaitent une découpe 5 axes rentable, mais qui n'ont pas besoin d'une grande précision et qui ne veulent pas se ruiner.

C'est un bon exemple de ce qu'une tête de coupe avancée fera lorsque de nombreuses applications entrent en jeu. En haut à gauche, la tête est inclinée selon un angle sévère. Des pinces à profil très bas maintiennent la pièce en place et la tête coupe à plusieurs angles autour du côté de cette pièce. En bas à gauche se trouve un biseau K. Et puis à droite de celui-ci se trouve un bord très tranchant, presque en lame de couteau, au milieu de la géométrie. En haut à droite se trouve une découpe complexe qui nécessite beaucoup d'articulation dans le poignet. Et puis en bas à droite, une vue de dessus.

Historiquement, les capacités de chanfreinage et de contournage d'entrée de gamme n'étaient disponibles que sur des machines avancées. Il est maintenant plus facilement disponible, abordable et plus facile à utiliser, même pour les capacités de biseautage les plus élémentaires.

Ce qu'il faut rechercher dans une machine de découpe au jet d'eau 3D d'entrée de gamme, capable de chanfreiner :

• Petite enveloppe compacte • Coupe 5 axes avec contrôle conique • Capacité de coupe d'angle de +/- 60 degrés. Si la verticale est de zéro, vous voulez pouvoir aller de 60 degrés.• Montage à profil bas. Ceci est important pour la fixation et les pinces, de sorte que vous ne vous heurtez pas à des objets avec un poignet à 5 axes. • Conception simplifiée pour l'alimentation de l'abrasif et l'acheminement des câbles pour accueillir un poignet qui tourne et se déplace sur cinq axes. C'est différent que d'avoir simplement une tête de coupe montée verticalement sur la machine. • Suivi de contour de base, qui devient plus critique lorsque vous coupez des objets en biais car la distance de sécurité change lorsque vous coupez des objets en angle.

La tête 3D avec compensation conique est le prochain niveau de découpe au jet d'eau 3D. Avec cette technologie, vous bénéficiez d'une véritable compensation 3D avec contrôle de la conicité, qui compense le décalage naturel du flux inhérent à la découpe au jet d'eau.

Une tête de coupe multi-axes a un mouvement de 60 degrés, avec un contrôle conique, et il y a un système beaucoup plus avancé, précis et rigide dans la tête de coupe elle-même. La tête compense automatiquement via un logiciel pour éliminer la conicité dans le mouvement 3D pendant la coupe. De plus, il prend en compte la vitesse à laquelle il se déplace dans une direction linéaire, l'épaisseur du matériau, la géométrie de la pièce et l'angle.

Historiquement, les calculs derrière la découpe au jet d'eau 3D étaient compliqués, ce qui explique pourquoi la technologie était réservée aux applications aérospatiales avancées il y a plus de dix ans. Désormais, avec l'aide d'une technologie logicielle mise à niveau, vous pouvez prédire le comportement du flux dans un environnement multiaxe. Ce logiciel avancé permet d'utiliser plus couramment la découpe 3D de haute précision.

Qu'un programmeur ait les connaissances, l'expérience et l'expertise en jet d'eau pour programmer toutes ces variables via le code G n'est pas réaliste, surtout si l'opération implique plusieurs applications de découpe et une variété de matériaux et d'épaisseurs. Désormais, tout cela est intégré à la modélisation du logiciel utilisateur.

Évidemment, il n'est pas possible de donner un angle à une pièce de géométrie plate. Vous ne pouvez pas simplement prendre une image DXF et lui donner un angle. Vous avez besoin d'une modélisation 3D pour pouvoir déterminer les angles sous une véritable forme 3D, et vous devez connaître l'épaisseur du matériau pour le faire. Vous devez voir la pièce en 3D pour ajouter une dimension, y ajouter un bord de préparation de soudure ou ajouter un bord à 45 degrés. Le logiciel place une trajectoire d'outil sur le dessin. Il s'agit essentiellement d'une fonction simple et automatisée.

Une machine de découpe au jet d'eau 3D d'entrée de gamme convient parfaitement à la découpe de biseaux.

La distance entre la tête de coupe et le matériau devient très importante lors de la coupe en biais. La découpe 3D d'une pièce au jet d'eau lorsque la tête de découpe est inclinée nécessite de maintenir une distance de sécurité constante entre la pointe de la buse et la pièce à usiner. Si la distance change, la précision de coupe en souffrira. Si la hauteur varie lorsque la tête est inclinée, le point de contact se déplacera, provoquant des erreurs de pièces. Le jet d'eau n'entrera pas là où vous le souhaitez, ce qui entraînera des erreurs de pièce. Un logiciel spécial est conçu pour résoudre ce problème de distance de sécurité.

Que se passe-t-il lorsque votre surface de travail n'est pas plane ? Vous avez maintenant un problème car la tête n'est pas perpendiculaire au matériau que vous coupez et une hauteur d'écartement optimale n'est pas maintenue. Plus la tête est inclinée, plus les erreurs de coupe seront prononcées. Les suiveurs de contour existent pour résoudre ce problème.

Les suiveurs de contour traditionnels mesurent la hauteur d'écartement à partir du bord extérieur de leur anneau de contact, et non à partir du point central de l'outil à jet. Le moyen de résoudre ce problème est une tête de coupe pilotée par logiciel qui tourne le long de la surface du matériau pour compenser les variations de hauteur du matériau de travail pendant la coupe. Le logiciel utilise le point central de l'outil à jet pour mesurer la hauteur d'écartement afin de résoudre les erreurs lors de la coupe de pièces inclinées, biseautées ou sans contrainte sur un matériau de travail non plat.

Que vous découpiez au jet d'eau une pièce finie ou une pièce quasi nette, la capacité 3D est un gros avantage. Les applications incluent l'aérospatiale, l'architecture, l'électronique, les transports, l'énergie, la fabrication et l'automobile.

Le segment aérospatial utilise largement le jet d'eau 3D car il peut couper n'importe quel matériau de n'importe quelle épaisseur, y compris des matériaux complexes et exotiques, comme le blindage et le verre pare-balles. Les résultats de haute précision et la qualité des bords satinés d'un bord découpé au jet d'eau le rendent approprié pour des pièces telles que les trains d'atterrissage, les composants de frein, les corps d'avion et les composants de moteur. Parce qu'il est non thermique, il ne modifiera pas la structure moléculaire ou la forme du matériau à couper.

Le jet d'eau 3D est également utilisé dans de nombreuses autres applications. Il est utilisé dans l'automobile pour couper les panneaux de porte et les pare-chocs avec des systèmes robotiques. Dans les applications architecturales et de construction, il est utilisé pour couper les comptoirs en pierre, les carreaux, le verre et d'autres matériaux fragiles. L'électronique est également découpée au jet d'eau en raison de la largeur de coupe minimale du jet d'eau et de la coupe sans zone affectée par la chaleur, pour les composants qui ne peuvent pas supporter le stress thermique des autres méthodes de coupe.

Ces applications et d'autres ont été rendues possibles grâce à un logiciel de modélisation 3D. La découpe au jet d'eau à cinq axes était autrefois très compliquée, mais maintenant, avec le logiciel, c'est aussi simple que ça en a l'air.

Le contenu a été adapté d'une présentation FABTECH 2021 par Brian Sherick, vice-président des ventes mondiales pour Flow Waterjet, 23500 S. 64th Ave. Kent, WA 98032, [email protected], 253-246-3500,